Кабель АПвКПу 6 кВ: полное техническое описание, конструкция и область применения
Кабель АПвКПу 6 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в экране из медных проволок, с полиэтиленовой оболочкой, предназначенный для стационарной прокладки в земле (в траншеях) и кабельных сооружениях. Его основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка маркировки АПвКПу производится следующим образом: А – алюминиевая токопроводящая жила; Пв – изоляция из сшитого полиэтилена (вулканизированного); К – экран по изоляции из медных проволок; Пу – защитная оболочка из полиэтилена усиленного типа.
Конструкция кабеля АПвКПу 6 кВ
Конструкция кабеля является многослойной и строго регламентируется техническими условиями, в частности, ТУ 16.К71-304-2001 или более новыми редакциями. Каждый слой выполняет определенную электротехническую или защитную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (круглой) для всех сечений. Использование секторных жил позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Класс гибкости жилы – 1 или 2.
2. Экран по жиле (полупроводящий экран)
Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе жила/изоляция, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
3. Изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE – Cross-Linked Polyethylene). Этот материал получают путем вулканизации (сшивки молекул) обычного полиэтилена, что придает ему высокие температурные характеристики (длительно допустимая температура жилы +90°C) и стойкость к деформациям. Номинальная толщина изоляции для напряжения 6 кВ стандартизирована.
4. Экран по изоляции (полупроводящий)
Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх основного изоляционного слоя для выравнивания электрического поля с внешней стороны изоляции.
5. Экранирующая оплетка (металлический экран)
Выполняется в виде оплетки из медных проволок (буква «К» в маркировке). Этот слой служит для защиты от электромагнитных помех, является нулевой (заземляемой) точкой в сети с изолированной нейтралью или эффективно заземленной нейтралью, а также выполняет функцию проводника для токов короткого замыкания. В некоторых исполнениях может дополняться медной лентой.
6. Оболочка
Защитная оболочка из полиэтилена усиленного типа (Пу). Обладает высокой механической прочностью, стойкостью к истиранию, влагонепроницаемостью и отличными диэлектрическими свойствами. Защищает металлический экран от коррозии и механических повреждений. Цвет оболочки, как правило, черный.
Основные технические характеристики и параметры
Электрические параметры
Номинальное напряжение: 6/10 кВ (между фазой и землей / между жилами). Испытательное переменное напряжение промышленной частоты 50 Гц после монтажа: 15 кВ в течение 10 минут. Длительно допустимая температура токопроводящей жилы: +90°C. Максимально допустимая температура жилы при коротком замыкании (длительность не более 4 сек): +250°C. Допустимая температура нагрева жилы при перегрузке: +130°C.
Механические и климатические параметры
Минимальный радиус изгиба при прокладке: не менее 15 наружных диаметров кабеля для одножильных и многожильных кабелей с секторными жилами. Температурный диапазон эксплуатации: от -50°C до +50°C. Допустимая температура прокладки без предварительного подогрева: не ниже -20°C. Кабель устойчив к воздействию плесневых грибов и не распространяет горение при одиночной прокладке.
Таблица 1. Весогабаритные и электрические данные кабеля АПвКПу 6 кВ (пример для трехжильного исполнения)
| Сечение жил, мм² | Наружный диаметр, мм (приблизительно) | Масса 1 км кабеля, кг (приблизительно) | Допустимый длительный ток нагрузки, А (в земле)* | Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более |
|---|---|---|---|---|
| 3×50 | 48 | 2500 | 190 | 0.641 |
| 3×95 | 56 | 3600 | 275 | 0.320 |
| 3×150 | 64 | 5000 | 340 | 0.206 |
| 3×240 | 74 | 7000 | 435 | 0.125 |
- Значения приведены для ориентировки. Точные значения определяются по ПУЭ 7 изд. гл.1.3 с учетом условий прокладки (температура земли, удельное тепловое сопротивление грунта, глубина заложения, количество рабочих кабелей в траншее).
- Питание мощных электродвигателей (насосных, вентиляторных, компрессорных установок) на промышленных предприятиях.
- Распределение электроэнергии на территории заводов, нефтехимических комплексов, горно-обогатительных комбинатов.
- Устройство вводов и межсекционных соединений в распределительных устройствах (РУ) и трансформаторных подстанциях (ТП).
- Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, по эстакадам и в производственных помещениях.
- Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия опасности механических повреждений в процессе эксплуатации. При риске таких повреждений требуется дополнительная защита (кирпич, плиты, сигнальная лента).
- Разделка кабеля: Производится с помощью специальных ножей. Важно не повредить полупроводящие экраны и основную изоляцию. Снятие полупроводящего слоя с изоляции выполняется с помощью стрипперов или вручную с соблюдением техники безопасности.
- Соединение жил: Осуществляется с помощью обжимных гильз (медно-алюминиевых для перехода Al-Cu) с применением гидравлических прессов. Допускается сварка или пайка.
- Монтаж муфт: Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена применяются специальные термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты (соединительные, ответвительные, концевые). Муфта обеспечивает восстановление всех слоев кабеля: изоляции, полупроводящих экранов, металлического экрана и герметичной оболочки. Особое внимание уделяется заземлению медного проволочного экрана с обеих сторон кабеля.
- Оконцевание: Установка концевых муфт (наружной или внутренней установки) на шины распределительного устройства или трансформатора. Для подключения к оборудованию часто используются кабельные наконечники с контрольным окном для опрессовки.
Область применения и особенности прокладки
Кабель АПвКПу 6 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях на класс напряжения 6 кВ. Основные сферы применения:
Важное замечание: Кабель АПвКПу не имеет бронепокрова, поэтому его прокладка в земле (траншеях) должна осуществляться с особой осторожностью. Необходимо тщательно подготовить трассу: удалить камни, строительный мусор, устроить песчаную подушку. При пересечении с коммуникациями или дорогами кабель должен быть защищен футлярами (трубами).
Сравнение с аналогами и выбор кабеля
Выбор конкретного типа кабеля для проекта осуществляется на основе технико-экономического расчета и условий прокладки. АПвКПу имеет ряд альтернатив.
Таблица 2. Сравнение кабеля АПвКПу 6 кВ с основными аналогами
| Марка кабеля | Материал жилы/изоляции | Конструктивные особенности | Преимущества | Недостатки / Ограничения |
|---|---|---|---|---|
| АПвКПу | Алюминий / XLPE | Экран из медных проволок, полиэтиленовая оболочка. | Меньший вес и стоимость по сравнению с медными кабелями. Высокие диэлектрические и температурные характеристики XLPE. Устойчивость к влаге. | Отсутствие брони требует аккуратной прокладки в земле. Меньшая стойкость к механическим нагрузкам по сравнению с бронированными кабелями. |
| АПвППу | Алюминий / XLPE | Экран из медных лент, полиэтиленовая оболочка. | Аналогичны АПвКПу, несколько дешевле. | Медная лента менее эффективна как проводник токов КЗ по сравнению с проволочным экраном. |
| АВБбШв | Алюминий / ПВХ | Броня из стальных лент, ПВХ шланг. | Наличие брони, защищающей от механических повреждений. Более низкая цена. | Более низкая допустимая температура жилы (+70°C). Больший вес и диаметр. Гигроскопичность бумажной изоляции (для ААБл). |
| ПвКПу | Медь / XLPE | Аналогична АПвКПу, но с медной жилой. | Меньшее сечение при том же токе нагрузки. Высокая стойкость к коррозии жилы. Лучшая гибкость. | Значительно более высокая стоимость. Большая масса. |
Вывод: АПвКПу оптимален для проектов, где критичны вес, стоимость и необходимость передачи высокой мощности при ограниченном диаметре, а условия прокладки позволяют обойтись без бронепокрова.
Монтаж, соединение и оконцевание
Работа с кабелем АПвКПу требует специальных навыков и инструментов для обеспечения надежности соединений.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвКПу от АПвППу?
Основное отличие – в конструкции металлического экрана. У АПвКПу – это оплетка из медных проволок, у АПвППу – одна или две медные ленты. Проволочный экран обладает более высоким поперечным сечением, следовательно, лучшей проводимостью для токов короткого замыкания и токов утечки. Он также более гибкий и надежен при изгибах кабеля.
Можно ли прокладывать кабель АПвКПу в земле без дополнительной защиты?
Технически возможно, но не рекомендуется без проведения оценки рисков. Поскольку кабель не имеет брони, он уязвим к повреждениям лопатой, грунтовыми подвижками, грызунами. Стандартная практика – прокладка в траншее на песчаной подушке с засыпкой песком и укладкой защитного кирпича или сигнальной ленты поверх. На участках с повышенным риском используются защитные полиэтиленовые или асбоцементные трубы (футляры).
Как правильно заземлить экран кабеля АПвКПу?
Медный проволочный экран подлежит заземлению с обоих концов кабеля. Это необходимо для обеспечения протекания токов утечки и безопасности. В концевых муфтах для этого предусмотрены лепестки или проводники для соединения. Сечение заземляющего проводника должно соответствовать требованиям ПУЭ (обычно не менее 16 мм² по меди). В некоторых схемах с односторонним заземлением экрана (для уменьшения потерь) применяют специальные устройства – ограничители напряжения или трансформаторы.
Каков срок службы кабеля АПвКПу 6 кВ?
Номинальный срок службы, заявленный производителями, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс напрямую зависит от условий эксплуатации: соблюдения токовых нагрузок, отсутствия перегрузок и коротких замыканий, стабильности напряжения, качества монтажа муфт и правильности прокладки.
Что означает цифра «6/10 кВ» в маркировке?
Это обозначение номинального напряжения U0/U (Um). Где: U0 = 6 кВ – номинальное напряжение между жилой и землей (металлическим экраном). U = 10 кВ – номинальное напряжение между любыми двумя жилами кабеля. Um = 12 кВ – максимальное напряжение, при котором кабель может работать длительное время. Таким образом, кабель предназначен для работы в сети с линейным напряжением 10 кВ.
Требуется ли предварительный подогрев кабеля перед зимней прокладкой?
Да, если температура окружающего воздуха ниже -20°C. Прокладка непрогретого кабеля может привести к повреждению изоляции и оболочки из-за потери эластичности материала. Подогрев осуществляется в тепляках или с помощью трансформаторов прогрева, регламентируется ПУЭ и инструкциями производителя.
Заключение
Кабель АПвКПу 6 кВ является современным, надежным и экономически эффективным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения. Его преимущества, обусловленные применением алюминиевой жилы и изоляции из сшитого полиэтилена, делают его предпочтительным выбором для стационарной прокладки в кабельных сооружениях и в земле при условии соблюдения правил монтажа и защиты от механических воздействий. Правильный выбор сечения, качественный монтаж муфт и соблюдение требований ПУЭ гарантируют долговечную и бесперебойную работу кабельной линии на протяжении всего срока службы.